《計算機網路與網際網路》

《計算機網路與網際網路》

《計算機網路與網際網路》一書在最廣泛的含義上回答了“計算機網路和網際網路是如何工作的?”,提供了從最低層的數據傳輸和接線到最高層的套用軟體的豐富而完整的建網技術。

基本信息

內容簡介

《計算機網路與網際網路》計算機網路與網際網路
本書由四部分組成。第一部分概述網路硬體的結構和功能;第二部分集中講授包交換,在敘述各類網路特性的基礎上介紹了下一跳路由、交換和協定分層,並結合乙太網、FDDI、令牌環和ATM詳述了包交換的過程;第三部分講授網聯互聯,在介紹網際網路結構的基礎上,詳述了TCP、ARP協定;第四部分講授網路套用,首先從網路套用採用的客戶-伺服器模式開始,敘述了域名識別以及電子郵件、檔案傳輸和Web瀏覽,包括動態CGI文檔和活動Java文檔的解釋和套用。本書強調概念和原理,適用於作為本科生高年級課程教材和缺乏網路知識的低年級碩士生課程教材。總學時約為兩個學期在本書出版後,相應Web站點中還增加了操作指導和一些新的內容。

圖書目錄

第一部分數據傳輸
第1章導論
l.1計算機網路的發展
1.2網路系統的複雜性
1.3對複雜性的控制
l.4.概念和術語
1.5本書的結構
1.6小結
第2章傳輸介質
2.1概述
2.2銅纜
2.3光纖
2.4無線電波
2.5微波
2.6紅外線
2.7雷射
2.8小結
練習
第3章局域異步通信[RS—232)
3.1概述
3.2異步通信的必要性
3.3用電流傳送位串
3.4通信標準
3.5RS—232異步字元傳輸
3.6波特率,幀對齊和差錯
3.7全雙工異步通信
3.8硬體限制
3.9硬體頻寬與位串的傳輸
3.10小結
練習
第4章遠程通信(載波和數據機)
4.1概述
4.2遠程傳送信號
4.3用於調製和解調的Modem硬體
4.4租用串列數據線路
4.5光學、無線和撥號Modem
4.6載波頻率和多路復用
4.7時分多路復用
4.8小結
練習
第二部分包傳輸
第5章包、幀和差錯檢測
5.1概述
5.2包的概念
5.3包和時分多路復用
5.4包和物理幀
5.5位元組充填
5.6傳輸差錯
5.7奇偶位與奇偶校驗
5.8差錯檢測中的機率和算術
5.9校驗和檢測差錯
5.10循環冗餘校驗檢測差錯
5.11模組聯接
5.12幀格式和差錯檢測機制
5.13小結
練習
第6章區域網路技術與網路拓撲
6.1概述
6.2直接點對點通信
6.3共享通信信道
6.4區域網路的重要性與訪問的局部性
6.5區域網路拓撲結構
6.6匯流排網路實例:乙太網
6.7多路存取網路上的載波偵聽(CSMA)
6,8衝突檢測與重發(CSMA/CD)
6.9匯流排網路另一實例:LocalTalk
6.10環狀網路實例:IBM令牌環
6.11環狀網路另一實例:FDD1
6.12星形網路實例:ATM
6.13小結
練習
第7章硬體編址與幀類型標識
7.1概述
7.2指定接收方
7.3區域網路硬體用地址識別包
7.4物理地址格式
7.5廣播與廣播地址
7.6標識包內容
7.7幀頭部和幀格式
7.8幀格式實例
7.9沒有自標識幀的網路的使用
7.10網路分析器、物理地址和幀類型
7.11小結
7.12乙太網地址分配
練習
第8章區域網路布線,物理拓撲結構與接口硬體
8.1概述
8.2計算機與區域網路的速度
8.3網路接口硬體
8.4網路接口卡與網路的連線
8.5粗纜乙太網布線
8.6多路復用連線
8.7細纜乙太網布線
8.8雙絞線乙太網
8.9布線方案的優缺點
8.10拓撲悖論
8.11網路接口卡與布線方案
8.12布線方案與其它網路技術
8.13小結
練習
第9章區域網路擴展:光纖數據機,中繼器,網橋與交換機
9.1概述
9.2距離限制與區域網路設計
9.3光纖擴展
9.4中繼器
9.5網橋
9.6幀識別
9.7橋接網路的啟動與穩態特性
3.8規劃一個橋接網路
9.9大樓問橋
9.10遠程橋接
9.11網橋環
9.12分布生成樹
9.13交換
9.14交換機與集線器的結合
9.15其它橋接與交換技術
9.16小結
練習
第10章廣域網技術與路由
10.1概述
10.2大型網路和廣域
10.3包交換
10.4廣域網的構成
10.5存儲轉發
10.6廣域網的物理編址
10.7下一站轉發
10.8源地址獨立性
10.9層次地址與路由的關係
10.10廣域網中的路由
10.11預設路由的使用
10.12路由表計算
10.13圖中最短路徑的計算
10.14分散式路由計算
10.15矢量距離路由
10.16連結狀態路由(SPF)
10.17廣域網技術實例
10.18小結
練習
第11章網路所有權、服務模式與性能。
11.1概述
11.2網路所有權
11.3服務模式
11.4連線期限與保持
11.5服務模式實例
11.6地址與連線標識
11.7網路性能與指標
11.8小結
練習
第12章協定與分層
12.1概述
12.2協定的必要性
12.3協定系列
12.4協定設計規劃
12.5七層模型
12.6棧:分層軟體
12.7分層軟體怎樣工作
12.8多層嵌套頭部
12.9分層的科學依據
12.10技術使用的協定
12.11協定設計的技巧
12.12小結
練習
第三部分網路互聯
第13章網路互聯:概念,結構與協定
13.1概述
13.2網路互聯的動機
13.3通用服務概念
13.4異構世界中的通用服務
13.5網路互聯
13.6用路由器連線物理網
13.7網際網路體系結構
13.8實現通用服務
13.9虛擬網路
13.10網路互聯協定
13.11網路互聯與TCP/IP的重要性
13.12分層與TCP/IP協定
13.13主機、路由器與協定層次
13.14小結
練習
第14章IP:網際網路協定地址
14.1概述
14.2虛擬網際網路地址
14.31P編址方案
14.4IP位址層次
14.51P地址分類
14.6地址類別的計算
14.7點分十進制表示法
14.8類別和點分十進制表示法
14.9地址空間的劃分
14.10地址的授權
14.11編址實例
14.12特殊IP位址
14.13特殊IP位址小結
14.14伯克利廣播地址格式
14.15路由器與IP編址原則
14.16多穴主機
14.17小結
練習
第15章協定地址聯編(ARP]
15.1概述
15.2協定地址和包傳遞
15.3地址解析
15.4地址解析技術
15.5查表法地址解析
15.6相近形式計算地址解析
15.7訊息交換法地址解析
15.8地址解析協定
15.9ARP訊息傳遞
15.10ARP訊息格式
15.11傳送一個ARP訊息
15.12識別ARP幀
15.13暫存壩P應答
15.14處理接收到的ARP訊息
15.15分層、地址解析、協定地址
15.16小結
練習
第16章IP數據報和數據報轉發
16.1概述
16.2無連線服務
16.3虛擬包
16.41P數據報
16.51P數據報的轉發
16,61P地址與路由.表項
16.7掩碼域和數據報轉發
16.8目的地和下一站地址
16.9盡力傳遞
16.101P數據報頭部格式
16.11小結
練習
第17章IP封裝、分段與重組
17.1概述
17.2數據報傳輸與幀
17.3封裝
17.4在網際網路上的傳輸
17.5MTU、數據報尺寸和封裝
17.6重組
17.7標識一個數據報
17.8段丟失
17.9段的進一步分解
17.10小結
練習
第18章IP的未來[IPv6)
18.1概述
18.21P的業績
18.3變革的動機
18.4名稱與版本號
18.51Pv6特性
18.6I、Pv6數據報格式
18.71Pv6基本頭部格式
18.81Pv6怎樣處理多重頭部
18.9分段,重組和路徑MTU
18.10多重頭部的目的
18.111Pv6編址
18.121Pv6冒分十六進制表示法
18.13小結
練習
第19章差錯報告機制(1CMP)
19.1概述
19.2盡力語義與差錯檢測
19.3網際網路控制報文協定
19.41CMP報文傳送
19.5用ICMP報文測試可達性
19.6用ICMP跟蹤路由
19.7用ICMP發現路徑MTU
19.8小結
練習
第20章TCP:可靠傳輸服務
20.1概述
20.2可靠傳輸的必要性
20.3傳輸控制協定
20.4TCP為套用提供的服務
20.5端對端服務和數據報
20.6實現可靠性
20.7包丟失與重發
20.8適應性重發
20.9重發時間的對比
20.10緩衝、流控與視窗
20.11三次握手
20.12擁塞控制
20.13TCP段格式
20.14小結
練習
第四部分網路套用
第2l章客戶/8B務器互動
21.1概述
21.2套用軟體提供的功能
21.3網際網路提供的功能
21.4建立通信
21.5客戶/5匠務器模式
21.6客戶與伺服器的特性
21.7伺服器程式與服務類計算機
21.8請求、應答與數據流向
21.9傳輸協定與客戶/5匠務器互動
21.10單機上的多重服務
21.11標識一個特定服務
21.12為一個服務建立多個伺服器副本
21.13動態伺服器創建
21.14傳輸協定與無二義性通信
21.15面向連線與無連線的傳送
21.16支持多種協定的服務
21.17複雜的客戶/5臣務器互動
21.18互動與循環依賴
21.19小結
第22章套接字接口
22.1概述
22.2應用程式接口(APl)
22.3套接字APl
22.4套接字與套接字型檔
22.5套接字通信與UNIxI/O
22.6套接字、描述符與網路I/O
22.7參數與套接字APl
22.8實現套接字API的過程
22.9用套接字進行讀寫
22.10其它套接字過程
22.11套接字、執行緒與繼承
22.12小結
練習
第23章客戶與伺服器實例
23.1概述
23.2面向連線的通信
23.3一個服務實例
23.4實例程式的命令行參一
23.5套接字過程調用的順序
23.6客戶實例代碼
23.7伺服器實例代碼
23.8流服務與多重Recv調用
23.9套接字過程與阻塞
23.10代碼長度與差錯報告
23.11在另一種服務上使用實例客戶
23.12使用另一個客戶來測試伺服器
23.13小結
練習
第24章基於域名系統的命名
24.1概述
24.2計算機域名的結構
24.3地理結構
24.4組織內的域名
24.5DNS客戶/5R務器模型
24.6DNS伺服器層次
24.7伺服器結構
24.8訪問的局部性和多重伺服器
24.9伺服器之間的鏈
24.10域名解析
24.11DNS性能的最佳化
24.12DNS項的類型
24.13使用CNAME類型的別名
24.14多重類型的重要結果
24.15縮寫與DNS
24.16小結
練習
第25章電子函件的表示與傳輸
25.1概述
25.2電子函件模式
25.3電子信箱與地址
25.4電子函件信息格式
25.5複製副本
25.6多用途網際網路郵件擴充
25.7電子函件與應用程式
25.8郵件傳輸
25.9簡單郵件傳輸協定
25.10單機多重接收的最佳化
25.11郵件分發、列表和轉發
25.12郵件網關
25.13自動郵件列表
25.14郵件中繼與電子函件地址
25.15信箱訪問
25.16撥號連線與POP
25.17小結
練習
第26章檔案傳輸與遠程檔案訪問
26.1概述
26.2數據傳輸與分布計算
26.3存儲中間結果
26.4通用檔案傳輸
26.5互動與批處理模式
26.6檔案傳輸協定
26.7FTP通用模型與用戶界面—
26.8FTP命令
26.9連線、授權與檔案許可權
26.10匿名檔案訪問
26.11任意方向檔案傳輸
26.12檔案名稱的通配符擴展
26.13檔案名稱轉換
26.14改變目錄與列出內容
26.15檔案類型與傳輸模式
26.16FTP套用實例
26.17冗長輸出
26.18FTP中的客戶/伺服器互動
26.19控制與數據連線
26.20數據連線與檔案結束
26.21小型檔案傳輸協定
26.22網路檔案系統
26.23小結
練習
第27章WwW[全球資訊網)頁面與瀏覽
27.1概述
27.2瀏覽器界面
27.3超文本與超媒體
27.4文檔表示方式
27.5HTML格式與表示方式
27.6HT3ML格式標籤實例
27.7頭部
27.8列表
27.9w6b頁中嵌入圖形
27.10標識一頁
27.11文檔之間的超文本連線
27.12客戶/5匠務器互動
27.13Web文檔傳輸與H,HTTP
27.14瀏覽器結構
27.15可選客戶
27.16Web瀏覽器中的快取
27.17小結
練習
第28章動態web文檔的哪I技術
28.1概述
28.2Web文檔的三種基本形式
28.3每種文檔格式的優缺點
28.4動態文檔的實現
28.5CGI標準
28.6CGI程式的輸出
28.7CGI程式實例
28.8參數與環境變數
28.9狀態信息
28.10帶有長期狀態信息的CGI程式
28.11帶有短期狀態信息的CGI程式
28.12畫面與互動
28.13小結
練習
第29章活動Web文檔和Java技術
29.1概述
29.2早期的螢幕連續更新技術
29.3減少伺服器開銷的活動文檔技術
29.4活動文檔的表示形式及其相互轉換
29.5Java技術
29.6Java程式設計語言
29.7Java運行環境
29.8Java類庫
29.9圖形工具箱
29.10在特定計算機上使用Java圖形功能
29.11Java解釋器與瀏覽器
29.12編譯Java程式
29.13Applet實例
29.14調用Applet
29.15與瀏覽器互動的實例
29.16差錯與異常處理
29.17替代技術
29.18小結
練習
第30章網路管理(SNMP)
30.1概述
30.2網際網路管理
30.3潛在故障隱患
30.4網路管理軟體
30.5客戶與伺服器,管理員與代理
30.6簡單網路管理協定
30.7存取模式
30.8管理信息庫(MIB)與對象名
30.9MIB變數的多樣性
30.10與數組相對應的MIB變數
30.11小結
練習
第3l章網路安全
31.1概述
31.2安全網路與安全策略
31.3安全性指標
31.4安全責任和控制
31.5完整性機制
31.6訪問控制與口令
31.7加密與保密
31.8公共密鑰加密
31.9數字簽名的鑑定
31.10包過濾
31.11網際網路防火牆概念
31.12小結
練習
第32章初始化[配置)
32.1概述
32.2自舉
32.3啟動協定軟體
32.4協定參數
32.5協定配置
32.6需要配置項目的實例
32.7配置實例:使用磁碟檔案
32.8自動協定配置的必要性
32.9自動協定配置的方法
32.10定址地址
32.11自舉過程中使用協定的順序
32.12自舉協定(以X)TP)
32.13自動地址分配
32.14動態主機配置協定(圓R(2P)
32.15DHCP的最佳化
32.16DHCP訊息格式
32.17DHCP與域名
32.18小結
練習
附錄1網路術語與縮寫字彙編
附錄2ASCII字元集

附錄3如何使用本書附帶的CD—ROM

序言/前言

本書在最廣泛的含義上回答了“計算機網路和網際網路是如何工作的?”,提供了從最低層的數據傳輸和接線到最高層的套用軟體的豐富而完整的建網技術。在每一層展示了對低層提供的裝置和服務如何被下一層利用和擴展。據此在敘述了數據機如何利用載體將數據編碼之後,又說明了包交換系統如何利用數據機傳送幀。在敘述了幀傳輸之後,又說明協定如何使用幀提供可靠的流傳送,最後解釋如何利用可靠的流傳送提供高層套用服務。
本書適用於本科生的高年級課程或缺乏網路知識的低年級碩土生課程教材,它並不使用複雜的數學,也不要求作業系統的知識。相反本書用類比和實例定義概念,給出分析結果,而不提供數學證明。
本書由四部分組成。第一部分(第l一4章)概述硬體的工作,解釋載體信號的概念,討論載體的調製,數據機如何對數據編碼並由載波傳送信號。也討論異步的面向字元的數據傳輸,定義波特率和頻寬等術語。
第二部分(第5一12章)集中於包交換,先說明引入包的動機,然後敘述各類網路的特性,如區域網路和廣域網,公共網和私有網,面向連線和無連線網以及網路拓撲和接線方案。本部分也引入了下一站路由,交換和協定分層以及大量的基礎術語。最後列舉了採用典型網路技術的幾個例子,包括乙太網,FDDI,令牌環和ATM。
第三部分(第13—20章)集中於網路互聯。在討論了網路互連的動機後,敘述網際網路結構和路由器,網際網路編址,地址聯編和TCP/IP協定,比較詳細地複習了TCP和服P協定,可使學生了解這些概念是如何實現的。第20章闡明了TCP傳輸協定中有關可靠性的重要和深入的課題。
最後部分(第H一32章)考察了網路套用,這一部分的內容是非常廣泛的,既包含了一般原理的套用又討論了專門的套用。從描述網路套用使用的客戶/伺服器模式開始,接著說明了套接字套用接口,給出了一個使用套接字通信的客戶和伺服器的實例代碼。該部分還敘述了域名系統和套用中的域名識別以及諸如電子函件、檔案傳送和Web瀏覽,包括對動態CGI文檔和活動Java文檔的解釋等套用。對這些內容,文中都給出了軟體結構,解釋客戶與伺服器如何通過互動來提供服務。後面幾章討論了網路安全性並解釋套用軟體如何用來進行網路管理。最後一章考慮有趣的初始化問題,即套用層軟體如何能得到看起來似乎不可能使用協定軟體得到的初始化該協定軟體所需要的信息。
本書所包含的內容能夠提供二學期本科生課程的材料,也可選擇部分內容作為一學期精簡的課程。作為二學期的安排可以第12章作為分隔,第一學期集中講建網,後一學期再講網路互聯。一些學生可能抱怨第一學期並不涉及傳輸協定。然而,對於大多數本科生需要時間來學習更多的概念。
對一個學期課程,第一部分的低層次內容可壓縮在一周內,第二、三部分可各安排五周,剩餘的四周留給套用部分。對於一學期的課程,教師往往難於決定省略哪些教材的內容。珀杜(purdue)大學的學生最感興趣的是網際網路,遺憾的是要了解網際網路需要有關網路的基本知識。
無論是在一個學期還是二個學期課程的教學中,課程成功的關鍵在於如何一開始就在每節課中引入新的內容。記住目的是課程廣度而非深度,不能只集中在少量的技術和概念上。讓學生明了為什麼我們要強調概念和原理,他們現在學習的知識10年後可能會過時,但原理仍會保留。另外也試圖給學生一種滲透到網路中的興奮感覺。
雖然沒有單個具有挑戰性的題目,但學生們仍可發現材料的量是有威懾力的。在珀杜大學的課程中,我希望本科生能掌握術語和基本概念,而不是成為網路專家。這樣在學期結束時,學生們知道區域網路和廣域網的一般特性,能夠引用每種類型的例子,而並不要求他們知道各種技術的工程細節。
學生們面對著過量的新的術語和專業名詞,尤其是網路的簡縮字和專業名詞特別令人費解,學生必須花費大量時間養成使用合適術語的習慣。為了幫助學生掌握術語,附錄2提供了術語和簡縮字表,他們將發現它是很有用的。
程式設計和實驗是學習網路的重要環節。在學習前面的章節時,有機會接觸低層硬體的學生可編寫傳送和接收連續字元的程式。無此條件的學生可使用檔案模擬串列輸入輸出。
在第二、第三部分,通過接觸網路分析器(有時稱Snifkr)來學習是不值得的。學生通過觀察實際網路中的包,來了解這部分內容似乎更好。如果不能拿到免費的分析器,可在標準PC機上裝上合適的軟體,配置一個低價的分析器。我在網路課程中要求碩士生建立自己的分析器(學校提供作業系統,運行分析器的硬體和能放置任何形式網路接口的驅動器)。
學生們學習基礎部分期間,可使用網路套用系統,在學到第21章到第23章時,他們就有能力寫自己的分散式套用。
光碟包含了課文和Web地址(中文版不帶光碟),這些材料有助於簡化教學和幫助學生。例如,光碟包含的課文中插圖的副本可用來演示,某些製成動畫可幫助澄清概念。光碟也包含了一些書中沒有的內容,如網路接線和設備的數字圖象以及能作為學生程式輸入的數據檔案,這些數據檔案包括網路分析器捕捉到的包的軌跡。光碟也包含關鍵字搜尋機構,幫助讀者在在線上摘要版本中查找術語,對使用這些材料的建議,連線到Web站點等,材料還將不斷更新。
本書Web站點可用以下URL找到:
http://www.netbook.cs.purdue.edu
已為該書建立了二個電子函件表:一般討論在netbook@cs.purdue.edu;關於本書教學的討論在netbook—inst@cs.purdue.edu。欲進入任一列表,可傳送一個電子函件訊息給表名—request,主體中包含subscribe字樣。為了避免使郵件伺服器在網際網路中傳送每個訊息的多重副本,講授者應為所有學生在他們的地址上建立單獨的別名。
我要感謝所有為此書作出貢獻的人們。S凹ttBdIew和JohnLin審核了全書,Johnsteele複審了數據傳輸部分,TimKorb和VinceRusD複審了Web瀏覽部分,Vince將第23章的客戶/5臣務器實例改寫為在WinMck下運行的版本。RalPhDroms審閱了全書並提出了建議,尤其在初始化一章;Ralph準備了光碟並管理Web資源。特別要感謝我的妻子和同事Chris,她細心的編輯和有益的建議使全書潤色不少。
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